어떤 뉴스는 특정 국가의 첨단 기술 회사가 GaN 격자와 일치하고 GaN을 잘 성장시킬 수 있는 새로운 유형의 기판 재료를 개발했음을 나타냅니다. (참고: 준비하는 것이 매우 어렵습니다.GaN 벌크 단결정, 그래서 여기서 언급하는 GaN은 에피택시층이며, 에피택시층의 존재 의미 중 하나를 드러낸다. 그렇다면 왜 기판과 에피택셜 층 사이에 차이가 있습니까? 에피택시 층의 존재의 의미는 무엇입니까?
에피택시 웨이퍼의 기원
웨이퍼 준비에는 기판 준비와 에피택시 프로세스라는 두 가지 주요 링크가 포함됩니다. 기판은 반도체 단결정 재료로 만들어진 웨이퍼입니다. 기판은 반도체 장치를 생산하기 위해 웨이퍼 제조 공정에 직접 들어갈 수 있습니다. 또한 에피택셜 웨이퍼를 생산하기 위해 에피택셜 처리에 의해 처리될 수 있습니다. 에피택시는 절단, 연마, 연마 등의 공정을 거친 단결정 기판 위에 새로운 단결정을 성장시키는 공정을 말합니다.
새로운 단결정과 기판의 재료는 같거나 다를 수 있습니다(균일 에피택시 또는 이종 에피택시). 새로운 단결정층은 기판의 결정상에 따라 성장하기 때문에 에피택셜층(두께는 일반적으로 실리콘을 예로 들면 수 마이크론 정도입니다. 특정 결정 방향으로 결정 방향이 동일하고 결정 격자 구조의 두께가 다른 결정층을 성장시키고 무결성이 양호함), 에피택셜 층이 있는 기판을 에피택셜 웨이퍼(에피택셜 웨이퍼 = 에피택셜 층 + 기판)라고 합니다. . 에피택시 층에 만들어진 장치는 포지티브 에피택시입니다. 소자가 기판 위에 만들어지면 역 에피택시라고 불리며 에피택셜 층은 지지 역할만 한다.
동종 에피택시 및 이종 에피택시
| 균질 에피택시 | 에피택셜 층과 기판의 동일한 재료: Si/Si, GaAs/GaAs, GaP/GaP와 같은; |
| 이기종 에피택시 | 에피택셜 층 및 기판의 다양한 재료: Si/Al2O3, GaS/Si, GaAlAs/GaAs, GaN/SiC 등 |
에피택시 레이어는 어떤 문제를 해결합니까?
문제:
벌크 단결정 재료는 다양한 반도체 장치의 증가하는 요구를 충족하기 어렵습니다. 따라서 박막 단결정 재료 에피택셜 성장의 개발을 가속화합니다. 그렇다면 에피택시 기술은 재료의 발전에 어떤 영향을 미칠까요?
실리콘의 경우 실리콘 에피택시 성장 기술이 시작되었을 때 실제로 실리콘 고주파, 고전력 트랜지스터 제조가 어려웠던 시기였습니다. 트랜지스터 원리의 관점에서 고주파와 고전력을 얻으려면 컬렉터 영역의 항복 전압이 높아야 합니다. 직렬 저항은 작아야 합니다. 즉, 포화압력강하가 작아야 한다. 전자는 컬렉터 영역에서 재료의 높은 전기 저항을 요구하는 반면 후자는 재료의 낮은 전기 저항을 요구합니다. 둘은 서로 모순된다. 컬렉터 영역 재료의 두께를 줄이면 직렬 저항이 감소하지만 실리콘 웨이퍼는 너무 얇고 부서지기 쉽습니다. 재료의 저항을 줄이는 것은 첫 번째 요구 사항과 모순됩니다. 따라서 에피택시 기술의 개발은 이러한 어려움을 성공적으로 해결합니다.
에피택시 공정 솔루션:
저항이 매우 낮은 기판 위에 고저항 에피택셜 층을 성장시키고 에피택셜 층 위에 소자를 제작하여 고저항 에피택셜 층은 튜브에서 높은 항복 전압을 보장하고 저저항 기판은 저항을 감소시킵니다. 기판의 포화 전압 강하를 줄입니다. 이로써 둘 사이의 모순이 해결된다.
또한 III-V, II-VI 및 기타 분자 화합물 반도체 재료와 같은 GaAs 및 기타 분자 화합물 반도체 재료의 기상 에피택시, 액상 에피택시 및 기타 에피택시 기술이 크게 발전했으며 필수 공정이되었습니다. 대부분의 마이크로파 장치, 광전자 장치, 전력 장치 등에 대한 기술, 특히 박막, 초격자, 양자 우물, 변형된 초격자 및 원자 수준 박막의 분자 빔 및 금속 유기 기상 에피택시.
응용 분야에서 거의 모든 와이드 밴드갭 반도체 장치는 에피택셜 층에 만들어지며 탄화규소 웨이퍼 자체는 기판 역할만 합니다. 또한, 에피택셜 층의 제어는 와이드 밴드갭 반도체 산업의 중요한 부분입니다.
에피택시 기술의 7가지 기술
- 고(저) 저항 에피택셜 층은 저(고) 저항 기판 상에 에피택셜 성장될 수 있다.
- N(P) 형 에피택셜 층은 PN 접합을 직접 형성하기 위해 P(N) 형 기판 상에 에피택셜 성장될 수 있다. 단결정 기판에 확산법으로 PN접합을 하면 보상에 문제가 없다.
- 마스크 기술과 결합하여 에피택시 성장은 지정된 영역에서 수행되어 집적 회로 및 특수 구조의 장치 생산을 위한 조건을 만듭니다.
- 도핑의 종류와 농도는 에피택셜 성장 과정에서 필요에 따라 변경될 수 있습니다. 농도의 변화는 급격하거나 느릴 수 있습니다.
- 이종, 다층, 다성분 화합물 및 다양한 조성의 초박막 성장이 가능합니다.
- 에피택시 성장은 재료의 융점보다 낮은 온도에서 수행할 수 있으며, 성장 속도를 제어할 수 있으며 원자 규모 두께의 에피택셜 성장을 실현할 수 있습니다.
- 다음과 같이 그릴 수 없는 단결정 재료의 성장이 가능합니다.GaN 웨이퍼, 3급 또는 4급 화합물의 단결정층 등
에피택시 층 및 에피택셜 공정
| 이름 | 기판 | 에피택시층 조성 | 에피택시 공정 | 에피택시 매체 |
| 실리콘 호모에피택시 | 시 | 시 | 기상 에피택시(VPE) | SiCl4+ H2
SiH2클2 SiHCl3 + H2 SiH4 |
| 실리콘 헤테로에피택시 | 사파이어 또는 스피넬 | 시 | 기상 에피택시(VPE) | SiH4+ H2 |
| 갈륨 비소 호모에피택시 | 갈륨 비소 | 갈륨 비소 | 기상 에피택시(VPE) | AsCl3+ 가 + H2(아르) |
| 갈륨 비소 | 갈륨 비소 | MOCVD | 자동차3+ 재3+H2 | |
| 갈륨 비소 | 갈륨 비소 | 분자빔 에피택시(MBE) | Ga + As | |
| 갈륨 비소 | 갈륨 비소 | 액상 에피택시(LPE) | Ga + GaAs + H2 | |
| 갈륨 비소 헤테로피탁시 | 갈륨 비소 | GaAlAs/GaAs/ GaAlAs | 액상 에피택시(LPE) | Ga + Al + GaAs + H2 |
| 갈륨 비소 | GaAsP | 기상 에피택시(VPE) | 가 + 애쉬3+ PH3+염산 +H2 | |
| 갈륨 인화물 호모에피택시 | 갭 | 갭(갭:N) | 액상 에피택시(LPE) | 가 + 갭 + H2+ (NH3) |
| 갈륨 인화물 헤테로에피택시 | 갭 | GaAsP | 액상 에피택시(LPE) | Ga + GaAs + GaP + NH3 |
| 초격자 | 갈륨 비소 | GaAlAs/GaAs
(주기) |
분자빔 에피택시(MBE)
MOCVD |
가, 아스, 알
가르3+ 알3+ 재3+ H2 |
| 인듐 인화물 호모에피택시 | InP를 | InP를 | 기상 에피택시(VPE) | PCl3+ 인 + H2 |
| 인듐 인화물 헤테로에피택시 | InP를 | InGaAsP | 액상 에피택시(LPE) | In + InAs + GaAs + Inp + H2 |
| Si/GaAs 에피택시 | 시 | 갈륨 비소 | 분자빔 에피택시(MBE) | 가, 애스 |
| 시 | 갈륨 비소 | MOCVD | 가르3+ 재3+ H2 |
한마디로, 에피택셜 층은 기판보다 완벽하고 제어 가능한 결정 구조를 얻기가 더 쉽고 이는 재료의 응용 및 개발에 더 도움이 됩니다.
자세한 내용은 다음 주소로 이메일을 보내주십시오. victorchan@powerwaywafer.com 과 powerwaymaterial@gmail.com.